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[ES] En las últimas décadas, la concienciación acerca de cómo el ser humano y sus acciones afectan al medioambiente ha ido creciendo. Con ello, las normativas de emisiones son cada vez más restrictivas y la industria ha tenido que ir adaptándose. Actualmente, el diseño de motores de combustión interna alternativos está centrado en el desarrollo e implementación de estrategias que buscan alcanzar los objetivos establecidos mediante mejoras en la eficiencia de los motores, permitiendo reducir el consumo de combustible y, por ende, las emisiones contaminantes. En los MCIA de encendido provocado se ha buscado cumplir con los límites fijados mediante la tendencia denominada downsizing, que consiste en diseñar motores de menor cilindrada. Sin embargo, para conseguir esto sin perder prestaciones ha sido necesario el uso de sistemas de sobrealimentación, pero dichos sistemas conllevan un aumento del riesgo de autodetonación o knock. Todo esto, conduce a la implementación de sistemas como la inyección directa o la recirculación de gases de escape (EGR) para controlar la temperatura alcanzada en el cilindro, reduciendo así tanto la posibilidad de knock como las emisiones de determinados contaminantes, como los NOx. Así pues, la recirculación de gases de escape se emplea actualmente en los motores de encendido provocado como una forma de mejorar su rendimiento, gracias a ventajas respecto a las pérdidas de bombeo, la transmisión de calor y la resistencia a la detonación o knock. El más extendido es el llamado sistema de baja presión, donde lo habitual es extraer el gas de escape a la salida del catalizador y reintegrarlo en la entrada del compresor. No obstante, debido a la baja diferencia de presiones normalmente existente entre ambas tomas, es necesario contar con una válvula o bien de estrangulación en admisión o bien de contrapresión para asegurar la capacidad de recircular los gases en un rango amplio de operación, lo que revierte negativamente en las pérdidas de bombeo. Para limitar el uso de este tipo de válvula se propone extraer los gases de escape a la entrada del catalizador, que presenta un nivel de presión más alto. No obstante, esto repercute en la composición del gas de escape recirculado, con un posible impacto en la combustión y la tolerancia al EGR, aspecto que se analizará en el presente trabajo.

Los motores Diesel en términos de consumo de combustible son motores más eficientes que un motor de combustión interna a gasolina, su ventaja esta direccionada al rendimiento y por ello en la actualidad los mercados a nivel mundial aún son ampliamente utilizaos. Sin embargo, las emisiones de gases contaminantes de los vehículos automotores Diesel siguen siendo nocivas para el medio ambiente y la salud humana por sus mayores índices de producción de gases y material particulado bajo condiciones de funcionamiento transitorias, por eso se han desarrollado métodos para minimizar la contaminación que emiten estos, cumpliendo además con regulaciones de emisiones contaminantes estrictas. Diesel engines in terms of fuel consumption are more efficient engines than a gasoline internal combustion engine, their advantage is directed at performance and for this reason, the world markets are still widely used today. However, polluting gas emissions from diesel motor vehicles continue to be harmful to the environment and human health due to their higher rates of gas and particulate matter production under transient operating conditions, which is why methods have been developed to minimize the pollution emitted by these, also complying with strict regulations on polluting emissions.

[ES] Dentro de la estrategia de electrificación de las plantas propulsivas de vehículos se evalúa el uso de motores de encendido provocado de aspiración natural como forma de contener el coste respecto a los motores sobrealimentados actualmente mayoritarios. No obstante, la implementación de sistemas de recirculación de gases de escape es crítica ya que debe garantizar una alta capacidad de recirculación y una distribución adecuada del gas recirculado a los distintos cilindros sin afectar la respuesta acústica del motor. En el presente estudio se propone diseñar y validar dos sistemas con distinta geometría de la inyección del gas de escape recirculado a la admisión del motor, que serán posteriormente utilizados para estudir los aspectos de distribución y acústica mencionados. En este sentido, se refinará el diseño de ambos circuitos junto con su instrumentación, teniendo en cuenta aspectos mecánicos y de fabricación así como su funcionalidad. Una vez construidos e instalados en un banco de ensayos, se realizará un estudio experimental del comportamiento de ambos sistemas en condiciones de carga parcial del motor a disitntos regímenes de giro, evaluando de forma preliminar las prestaciones de los mismos., [EN] As part of the strategy to electrify the powertrains of vehicles, the use of naturally aspirated engines with spark ignition is being evaluated as a way to contain costs compared to the currently majority turbocharged engines. However, the implementation of exhaust gas recirculation systems is critical as it must guarantee a high recirculation capacity and an adequate distribution of the recirculated gas to the different cylinders without affecting the acoustic response of the engine. In the present study, it is proposed to design and validate two systems with different geometry of the injection of recirculated exhaust gas into the engine intake, which will be subsequently used to study the aspects of distribution and acoustics mentioned. In this sense, the design of both circuits will be refined together with their instrumentation, taking into account mechanical and manufacturing aspects as well as their functionality. Once built and installed on a test bench, an experimental study of the behavior of both systems under partial load conditions of the engine at different speed regimes will be carried out, preliminarily evaluating their performance

[ES] Una de las técnicas existentes en la actualidad para mejorar el rendimiento de los motores de encendido provocado que forman parte de plantas propulsivas híbridas consiste en la utilización de la recirculación de gases de escape, que permite reducir las pérdidas por bombeo en bajas cargas y mejorar el fasado de la combustión en medias y altas cargas. Además, permite reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno, que están fuertemente reguladas por las normativas anti contaminación, cada vez más exigentes. La utilización de esta tecnología es prácticamente la única vía para contrarrestar estas emisiones, con lo que es sustancialmente obligatoria su inclusión en la totalidad de los motores de combustión interna actuales. No obstante, existe un impacto en el desarrollo de la combustión y las posteriores emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos sin quemar que debe tenerse en cuenta, ya que, no siendo el objetivo del EGR, se ven afectadas por la recirculación. Además de la casi obligatoriedad de incluir EGR en los motores, el creciente esfuerzo tecnológico que se invierte hoy en día en mejorar esta técnica, hace necesario conocer en profundidad los efectos que tiene su implementación en el resto de parámetros y emisiones del motor. Para ello, en el presente trabajo se realiza un análisis de dichas emisiones en función de la tasa de gases recirculados, su interacción con un sistema de distribución variable y el punto de operación del motor, basándose en el estudio de la presión instantánea en los cilindros, además de la realización de modelos analíticos sencillos en base a esta tasa de EGR, que permitirán realizar una primera aproximación a la predicción de emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos sin quemar en cualquier motor y punto de funcionamiento., [EN] One of the currently existing techniques to improve the performance of provoked-ignition engines that are part of hybrid propulsive plants consists in the use of exhaust gas recirculation, which allows to reduce pumping losses at low loads and improve combustion phasing at medium and high loads. In addition, it allows to reduce the emissions of nitrogen oxides, whose emissions are strongly regulated by the increasingly demanding anti-pollution laws. The use of this technology is practically the only way to counteract these emissions, making it substantially mandatory to include it in all modern internal combustion engines. However, there is an impact on the development of combustion and subsequent emissions of carbon monoxide and unburned hydrocarbons that must be taken into account, since, not being the objective of the EGR, they are affected by the recirculation. In addition to the almost mandatory nature of including EGR in the engines, the increasing technological effort that is invested today in improving this technique, makes it necessary to know in depth the effects that its implementation has on the rest of the parameters and emissions of the engine. For this, in the present work an analysis of said emissions is carried out based on the rate of recirculated gases, their interaction with a variable distribution system and the engine operating point, starting on the study of the instantaneous pressure in the cylinders, in addition to the realization of simple analytical models based on this EGR rate, which will allow a first approximation to be made to the prediction of carbon monoxide and unburned hydrocarbons emissions in any engine and operating point, [CA] Una de les t`ecniques existents en l’actualitat per millorar el rendiment dels motors d’encesa provocada que formen part de plantes propulsives h´ıbrides consisteix en la utilitzaci´o de la recirculaci´o de gasos d’escapament, que permet reduir les p`erdues per bombeig a baixes c`arregues i millorar el fasat de la combusti´o en mitjanes i altes c`arregues. A m´es, permet reduir les emissions d’`oxids de nitrogen, les quals estan fortament regulades per les normatives anti contaminaci´o, cada vegada m´es exigents. La utilitzaci´o d’aquesta tecnologia ´es pr`acticament l’´unica via per contrarestar aquestes emissions, de manera que ´es quasi obligat`oria la seva inclusi´o en la totalitat dels motors de combusti´o interna actuals. No obstant aix`o, hi ha un impacte en el desenvolupament de la combusti´o i les posteriors emissions de mon`oxid de carboni i hidrocarburs sense cremar que s’ha de tenir en compte, ja que, no sent l’objetiu de l’EGR, es veuen afectades per la recirculaci´o. A m´es de la pr`actica obligatorietat d’incloure EGR en els motors, el creixent esfor¸c tecnol`ogic que s’inverteix hui dia en millorar aquesta t`ecnica, fa necessari con´eixer en profunditat els efectes que t´e la seua implementaci´o a la resta de par`ametres i emissions del motor. Per a aix`o, en el present treball es realitza una an`alisi d’aquestes emissions en funci´o de la taxa de gasos recirculats, la seua interacci´o amb un sistema de distribuci´o variable i el punt d’operaci´o de l’motor, basant-se en l’estudi de la pressi´o instant`ania en els cilindres, a m´es de la realitzaci´o de models anal´ıtics senzills en base a aquesta taxa d’EGR, que permetran realitzar una primera aproximaci´o a la predicci´o d’emissions de mon`oxid de carboni i hidrocarburs sense cremar en qualsevol motor i punt de funcionament

[ES] La recirculación de gases de escape, también conocida como EGR, se está estudiando en motores de encendido provocado, debido al potencial que presenta. Estos sistemas tienen algunos efectos que mejoran el rendimiento global como, la disminución de pérdidas de calor debido al mayor calor específico de los gases que se encuentran en el cilindro, la reducción de pérdidas por estrangulación en cargas bajas y medias o, una mayor resistencia al autoencendido anómalo, también conocido como knocking, en altas cargas. Esta mejora, a su vez, supone una disminución del consumo del combustible y de algunas de las emisiones principales del motor. Los sistemas de EGR externo presentan distintas configuraciones, ya que pueden ser de alta o de baja presión. Según la configuración que se utilice, así como la tasa de EGR que se recircula, tanto la temperatura como la composición de los gases dentro del cilindro varía, por lo que, las prestaciones y las emisiones del motor se ven afectadas. Por ello, se van a analizar datos experimentales obtenidos en banco de motor con cada una de las configuraciones, en distintos puntos de funcionamiento, y a diferentes tasas de EGR, gracias a la herramienta CALMEC de diagnóstico de la combustión a partir de la señal de presión en el cilindro, previamente desarrollada en el Departamento., [EN] Due to a greater awareness about the environmental protection, regulations are becoming more restrictive, therefore, adapting to the new situation has become necessary. Nowadays, in alternative internal combustion engines, the design focuses on the diminution of the environmental impact and, consequently, new strategies, with the aim of limiting both fuel consumption and pollutant emissions, are emerging. One of the most popular strategies in recent decades is the recirculation of exhaust gases, also known as EGR. This technique, already used in diesel engines to reduce emissions of NOx, is also being studied in spark ignition engines, due to its potential on increasing the overall engine performance and decreasing fuel consumption. This last consequence, in addition, supposes decreasing some of the main engine emissions. External EGR systems have different configurations as they can be high, low or mixed pressure. Depending on the configuration used, as well as the rate of EGR recirculated, both the temperature and the composition of the gases within the cylinder vary, so engine performance and emissions are affected. All things considered, experimental data, obtained on a testing bench, with each of the configurations, at different points of operation, and at different rates of EGR, will be used in order to analyze the influence of these parameters on the combustion phase of the engine, focusing on parameters such as emissions or heat losses that occur., [CA] A causa d’una major conscienciaci´o sobre la protecci´o mediambiental, les normatives s´on cada vegada m´es restrictives, per aix`o, ´es necessari adaptar-se a la nova situaci´o. Actualment, en els motors de combusti´o interna alternatius, el disseny es centra en aquesta disminuci´o de l’impacte ambiental, com a conseq¨u`encia, cada vegada sorgeixen m´es estrat`egies que busquen limitar tant el consum de combustible, com les emissions contaminants produ¨ıdes per la combusti´o. Una de les estrat`egies m´es populars en les ´ultimes d`ecades ´es la recirculaci´o de gasos de fuga, tamb´e coneguda com a EGR. Aquesta t`ecnica, ja utilitzada en motors di`esel per a disminuir les emissions de NOx, s’est`a estudiant tamb´e en motors d’encesa provocada, a causa del potencial que presenta. En particular, sobre l’augment del rendiment global del motor, i sobre la disminuci´o del consum de combustible, i com a conseq¨u`encia d’algunes de les emissions principals del motor. Els sistemes d’EGR extern presenten distintes configuracions, ja que poden ser d’alta, de baixa pressi´o o h´ıbrids. Segons la configuraci´o utilitzada, aix´ı com la taxa d’EGR recirculada, tant la temperatura com la composici´o dels gasos dins del cilindre varia, de manera que les prestacions i les emissions del motor es veuen afectades. Per tot all`o, s’utilitzaran dades experimentals obtingudes en un banc d’assajos amb cada una de les configuracions, en distints punts de funcionament, i a diferents taxes d’EGR. A fi d’analitzar la influ`encia d’aquests par`ametres sobre la fase de combusti´o del motor, centrant-se en par`ametres com les emissions o les p`erdues de calor que es produeixen.

[ES] Ante el crecimiento de la conciencia medioambiental de la ciudadanía, desde Europa se está legislando con normativas cada vez más restrictivas en lo que a emisiones se refiere. Es por ello que el objetivo fundamental de este trabajo ha sido analizar la influencia del lazo de EGR de baja presión en el proceso de combustión de un motor de encendido provocado, considerando tanto los rendimientos alcanzados por el motor como las emisiones producidas para adecuarse a la normativa europea de emisiones contaminantes. Asimismo, se ha tenido en cuenta la influencia del instante del encendido, pues la tasa de EGR, entre otros muchos factores, marca dicho instante para conseguir el centrado de la combustión. Para ello, se realizaron una serie de ensayos en el motor a baja carga y bajo régimen de giro en el banco de ensayos de los que se extrayeron parte de los resultados que se muestran en el presente trabajo. No obstante, los resultados mostrados referidos a los detalles del proceso de combustión se consiguieron gracias a CALMEC, un programa de análisis de la combustión basado en un modelo termodinámico de diagnóstico a partir de la presión., [EN] In view of the growing environmental awareness of citizens, from Europe it is being legislated with increasingly restrictive regulations regarding emissions. That is why the main objective of this work has been to analyze the influence of the low pressure EGR loop in the combustion process of an ignition engine, considering both the performance achieved by the engine and the emissions produced to adapt to the European regulations for polluting emissions. Likewise, the influence of the spark has been taken into account, since the EGR rate, among many other factors, marks the moment to achieve combustion centering. In order to it, a set of tests was carried out on the engine at low load and low speed in the test bench from which some of the results shown in this work were extracted. However, the results shown referring to the details of the combustion process were achieved thanks to CALMEC, a combustion analysis program based on a thermodynamic diagnostic pressure based model.

[ES] Durante toda la vida de los motores de combustión interna alternativos ha existido la necesidad de promover su continuo desarrollo para mejorar y optimizar las prestaciones, obteniendo así grandes y novedosos avances tecnológicos a un ritmo frenético. No obstante, en los últimos a ̃nos, la motivación por parte de los fabricantes ha incluido asu vez la necesidad de cumplir con las estrictas normativas de contaminación y garantizar la homologación de sus modelos. Frente a este planteamiento, los actuales motores MCIA requieren cada vez una mayor eficiencia para conseguir así una reducción tanto del consumo como de las emisiones contaminantes. Con este fin, una de las posibles estrategias a implementar es el uso sistemas de recirculación de gases de escape externa, abreviados como EGR. El uso de esta técnica está ya muy extendido en los motores diésel de encendido por compresión: al introducirgases de escape previamente enfriados en la cámara de combustión, los cuales poseen una alta capacidad calorífica, se consigue disminuir las temperaturas alcanzadas dentro del motor y, de este modo, evitar la formación de los óxidos de nitrógeno (NOx).En los motores de encendido provocado, sin embargo, el EGR usado para disminuirlos NOxno justifica su implementación, ya que, al trabajar en dosado estequiométrico,pueden hacer uso de catalizadores que evitan que esos óxidos de nitrógeno lleguen a salir al exterior. No obstante, el uso de EGR en este tipo de motores puede tener, además,otra serie de ventajas como la disminución del riesgo de autoencendido espontáneo al trabajar con temperaturas dentro del cilindro inferiores, lo que permite avanzar el encendido y centrar mejor la combustión; la posibilidad de trabajar con aperturas de la válvula de mariposa mayores que reducirán la estrangulación a bajas cargas y, por tanto, las pérdidas de bombeo; o la posibilidad de prescindir del enriquecimiento a altas cargas, entre otros. Todas estas mejoras supondrán, en mayor o menor medida,una disminución del consumo de combustible y por consiguiente, una disminución de las emisiones de CO2.Por tanto, el objetivo de este trabajo de fin de grado consiste en estudiar la influenciadel uso de EGR, en concreto de baja presión, en las prestaciones de un motor de encendido provocado de inyección directa y turbosobrealimentado mediante simulaciones,tanto estacionarias como transitorias, haciendo uso del software comercialGT-Powerde Gamma Technologies.

[ES] A día de hoy, el incremento en la demanda energética global producido en las últimas décadas junto con el esperado en los próximos años, el calentamiento global, el aumento en el precio de los combustibles fósiles y la exigente reglamentación en emisiones auguran un futuro un tanto incierto en el sector automovilístico. Se prevé que los motores de combustión interna sigan siendo el medio de transporte más utilizado al menos hasta 2050 mientras se desarrollan otras alternativas como pueda ser el vehículo eléctrico. Hasta entonces, las tendencias que comienza a seguir el mercado automovilístico son la hibridación y el motor gasolina debido al incremento en el precio del combustible y la exigente reglamentación de emisiones en motores diésel. Por todos estos motivos, el desarrollo de diversos sistemas y tecnologías dentro del motor gasolina es una de las soluciones, al menos a corto y medio plazo con el fin de reducir emisiones y consumo. En consecuencia, se han comenzado a desarrollar motores gasolina de menor cilindrada que operan a altas cargas con el objetivo de reducir las pérdidas por bombeo y con ello el consumo. Para suplir la pérdida de potencia que implica reducir el tamaño del cilindro, se ha comenzado a equipar al motor con diferentes sistemas como la inyección directa o la sobrealimentación que compensan la pérdida de potencia producida. Sin embargo, operar a alta carga genera un incremento tanto en el riesgo de knocking como en las emisiones de óxidos de nitrógeno. Por ello, en el presente trabajo abordará el estudio de la recirculación de gases de escape en un motor gasolina de inyección directa sobrealimentado. El objetivo del estudio será la implementación de un sistema de recirculación de gases de escape de baja presión que permita una reducción en consumo, óxidos de nitrógeno y riesgo de knocking.

[ES] Debido al gran empleo de los motores térmicos hoy en día, en especial en el sector de automoción, la normativa europea encargada de regular las emisiones de gases contaminantes por parte de los automóviles a la atmósfera, se ha visto obligada a la imposición de leyes cada vez más restrictivas con el objetivo de reducir estas emisiones. En consecuencia, las marcas encargadas de la fabricación de estos motores se han tenido que adaptar a estas normativas mediante la instalación de sistemas dedicados plenamente a la reducción de emisiones de gases contaminantes. Uno de estos sistemas utilizados en los motores térmicos actualmente, mediante el cual se consigue reducir las emisiones de NOX, es un sistema conocido como recirculación de gases de escape (EGR), el cual se basa en la introducción de parte de los gases de escape de nuevo en los cilindros con el objetivo de reducir la temperatura local de combustión y disminuir así estas emisiones. Con este tipo de sistema, también existe un punto crítico, y es el del ensuciamiento de estos circuitos, algo que hay que tener en cuenta y es importante controlar lo máximo posible. Un elemento de gran importancia en este sistema es el intercambiador de calor, cuya función es la de reducir la temperatura de los gases recirculados antes de introducirlos de nuevo al cilindro. En este Trabajo Fin de Grado, se ha realizado el diseño y montaje de uno de estos sistemas de EGR en un motor térmico, instrumentando posteriormente todo ello mediante sensores de gran precisión. Haciendo especial hincapié en el intercambiador de calor, ya que se han realizado ensayos con diferentes tipos, con el fin de evaluar su comportamiento. Es por ello que la evolución del ensuciamiento de este elemento del sistema ha sido de gran importancia, teniendo muy en cuenta la presión diferencial entre la entrada y la salida del intercambiador de calor, valor significativo para la caracterización del ensuciamiento de este.

El objetivo del presente documento consiste en analizar la influencia de los principales parámetros de la configuración de una simulación CFD URANS de un colector de admisión de un motor de automoción. Los cálculos persiguen evaluar la dispersión de la tasa de EGR que llega a los distintos cilindros del motor. Se realizarán para ello diferentes estudios de sensibilidad de malla, paso de tiempo, submodelos de turbulencia y se validarán los resultados realizando comparaciones con resultados experimentales., The main objective of this work is the study of the influence of the setup main parameters in a URANS CFD simulation, on the EGR dispersion between cylinders in an intake manifold, of an internal combustion engine. By doing these calculations, the EGR dispersion that is swallowed by the cylinders of the engine is evaluated. Different studies of mesh independence, time-step size, turbulence submodels will be carried out and the results will be validated by comparisons against experimental results.

[EN] It consists of a HP EGR system where the mixing between air and EGR is done produce in such a way that the EGR distribution between cylinders isn¿t evenly distributed. Thus, CFD simulations are proposed to study this mixing and its EGR distribution using different turbulence models (RANS and LES). In this way, besides comparing the experimental results with those calculated by CFD simulations, the differences between the RANS results and LES ones are also analysed. The other aim is to study the influence of the synthetic turbulence in the EGR dispersion., [ES] Se dispone de un sistema de EGR de alta presión donde la mezcla aire-EGR se produce de tal forma que la distribución de EGR entre los cilindros del motor no es uniforme. Así pues, se propone la realización de simulaciones CFD para estudiar dicha mezcla y la distribución de EGR correspondiente empleando diferentes modelos de turbulencia (RANS y LES). De esta forma además de comparar los resultados experimentales con los obtenidos mediante simulaciones CFD, se pretende estudiar también las diferencias entre los resultados conseguidos con ambos modelos de turbulencia. También se establece como uno de los objetivos analizar cómo influye en la dispersión de EGR la generación de turbulencia en la entrada (turbulencia sintética).

En este estudio se modeló y simuló la combustión de etanol en un motor en modo HCCI para evaluar indicadores de rendimiento como presión en el cilindro, tasa de liberación de calor, inicio de la combustión y eficiencia térmica utilizando como herramienta CFD el software KIVA4. Se utilizó el software ICEM CFD como estrategia alternativa de enmallado para describir de mejor manera la geometría de la cámara de combustión. En las simulaciones se variaron condiciones de operación como la temperatura de admisión, exceso de aire, recirculación de gases de escape y uso de combustible dual etanol-gas natural. Los resultados muestran que el aumento de la temperatura de admisión, exceso de aire y porcentaje de gas natural en la mezcla causan un adelanto en la combustión disminuyendo la presión media efectiva, el aumento de EGR permite retrasar el autoencendido de la mezcla también afectando la presión media; el uso de mezclas más pobres permite una reducción en las emisiones de CO. Las mezclas con gas natural muestran un comportamiento más sensible a la temperatura de admisión y la EGR. El uso de un mecanismo de cinética química simplificada modela una combustión completa, y puede modelar de forma apropiada indicadores de rendimiento del motor pero no las características de la combustión o las emisiones generadas. Abstract. In this study, the ethanol combustion in an HCCI engine was modeled and simulated to evaluate performance indicators such ad in-cylinder pressure, heat release rate, start of combustion, and thermal efficiency using KIVA4 software as CFD tool. ICEM CFD software was used as an alternative meshing strategy to better describe the geometry of the combustion chamber. In the simulations, operating conditions such as the inlet temperature, excess air, exhaust gas recirculation and the use of dual fuel ethanol-natural gas were varied. The increase of the intake temperature, air excess and natural gas percentage in the mixture causes an advance in the combustion timing reducing the mean effective pressure, the EGR increase allows to delay self-ignition of the mixture also affecting the mean pressure; using fuel-lean mixtures allows a reduction in emissions of CO. Natural gas mixtures show a more sensitive behavior to the inlet temperature and the EGR. Using a simplified chemical kinetics mechanism models a complete combustion, and can appropriately model engine performance indicators but not the combustion characteristics or generated emissions. Maestría

[ES] El trabajo consiste en la determinación de los efectos en el consumo de combustible y emisiones de sustancias contaminantes que produce el calentamiento del aire a la entrada de las válvulas de un motor diesel de automoción que cumple las exigencias de la normativa europea Euro 6A. Previamente a esta actividad, se ha realizado una calibración de los parámetros de control del motor, adaptada a las condiciones de baja temperatura ambiente (-7ºC) y con vistas a superar las exigencias de la futura reglamentación Euro 6C. Para efectuar dicho trabajo, se realizaran ensayos sobre el motor, instalado en una celda de ensayos climática con posibilidad de establecer condiciones de baja temperatura. Se accederá a la gestión electrónica del sistema de EGR del motor, así como a los parámetros de inyección del combustible.

La recirculación de los gases de escape (EGR) introduce diferentes efectos sobre las prestaciones del motor debido a su influencia sobre los procesos de combustión y renovación de la carga del mismo. Los trabajos realizados en esta tesis doctoral se plantearon con el objetivo de profundizar en el conocimiento de los efectos que introduce la recirculación de los gases de escape en el proceso de renovación de la carga de un motor Diesel turbo-sobrealimentado. La metodología utilizada ha sido la combinación adecuada de resultados experimentales y modelados del motor sujeto a estudio. Se ha diseñado una serie de experimentos que permiten separar los efectos del EGR sobre el proceso de renovación de la carga, evitando y aislando el efecto que el EGR ejerce sobre la combustión. Del análisis de los resultados obtenidos se desprende, por un lado, la influencia que tiene la estrategia de EGR utilizada y los elementos que introducen dicha estrategia sobre las prestaciones del motor, y por otro lado, la influencia que ejerce el EGR sobre la sobrealimentación y el proceso de renovación de la carga., Vera García, F. (2004). Efecto de la recirculación del gas de escape en el proceso de la renovación de la carga enmotores turbo-sobrealimentdos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/62276.

[ES] El trabajo consiste en la determinación del estado térmico de un motor diesel de automoción que permita minimizar las emisiones de óxidos de nitrógeno del mismo cuando se somete a ciclos de homologación WLTC, correspondientes a la nueva normativa anticontaminante en condiciones de baja temperatura ambiente (-7ºC). Para efectuar dicho trbajo, se realizaran ensayos sobre el motor, instalado en una celda de ensayos climática con posibilidad de establecer condiciones de baja temperatura. Se accederá a la gestión electrónica del sistema de EGR del motor

[EN] The use of Exhaust Gas Recirculation (EGR) as a technique to reduce nitrogen oxides emissions (NOx) in Diesel engines started with the EURO regulations and continues to the present day. While aftertreatment systems were proposed as an alternative to replace EGR, the combinationof both technologies has achieved the current strict regulations (EURO6, TIER 2). The fact that EGR reduces NOx originated into the combustion process with high effectiveness and with easy implementation in the engine, are the most important advantages which have kept EGR as one of the main techniques against NOx. Additionally, from another point of view, the use of EGR is spreading in other applications such as SI engines and HCCI, as a strategy to manage functional tasks on them.So far, the cooled high pressure EGR system (HPEGR) has been the most widespread configuration to perform EGR. Nonetheless, it is limited in achieving high EGR rates by its effects on Tintake, BSFC and particulate emissions (PM). In this context, low pressure EGR (LPEGR) was raised as an alternative to overcome these limitations. However, LPEGR has other disadvantages such as low value of Pexh-intk which prevents high EGR rates during some engine conditions or the effect on other pollutant emissions during engine warm up at the emissions cycle.Considering the new challenges that light vehicles will face in the future regulations (WLTP or TIER 3) and the aforementioned individual limitations for HPEGR and LPEGR systems, this PhD. Thesis propounds the analysis of the combination of both EGR techniques, HPEGR and LPEGR, in order to show the ability to reach high EGR rates and the effects on fuel consumption and pollutant emissions. To accomplish this objective, by means of experimental tests, two different combination strategies are evaluated: firstly, a simultaneous combination of both HPEGR and LPEGR systems and, secondly, a sequential combination of the individual systems.For simultaneous combination of HPEGR and LPEGR, a sweep of EGR rates combining the use of both systems is performed at five engine operation points within the engine operating range of EGR. For all tested points, the ability of reaching higher rates of EGR with the combination than with individual systems is analyzed from the air management point of view. The analysis is performed by studying the evolution of the properties of the trapped mass into the cylinder, the engine volumetric efficiency and the turbocharger performance. Besides analyzing the evolution of BSFC and pollutant emissions.Regarding the sequential combination of HPEGR and LPEGR, various tests of the NEDC emission cycle are performed in different ambient temperatures (20ºC, 0ºC and -7ºC). The sequential combination strategy involves starting the test cycle with HPEGR and, after a given time (600s and 800s), switching to LPEGR system. For these tests, the engine warm up evolution and pollutant emissions evolution are analyzed.Finally, as a practical contribution, an estimation technique of LPEGR mass flow is proposed by means of an energy balance into the control volume defined at the joint between the LPEGR and the fresh air ducts, just before the compressor intake., [ES] El uso de la técnica de Recirculación de Gases de Escape (EGR) para la reducción de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) en motores Diésel se inicia con las primeras normativas EURO y se extiende hasta hoy en día. Si bien los sistemas post-tratamiento se planteaban como alternativa para sustituir al EGR, finalmente, ambas tecnologías se han complementado para lograr alcanzar las estrictas limitaciones impuestas por las actuales normativas vigentes (EURO6, TIER 2). El hecho de que el EGR actúe en la reducción de NOx desde su origen en el proceso de combustión de forma efectiva y la simplicidad de ser implementado en un motor, han sido algunas de las ventajas que han mantenido al EGR como una de las principales técnicas contra los NOx. Además, desde otro punto de vista, el uso del EGR se está extendiendo en otras aplicaciones como los MEP o HCCI para gestionar estrategias de funcionamiento propias de dichas motorizaciones.Hasta ahora el EGR de alta presión refrigerado (HPEGR) había sido la configuración más generalizada para llevar a cabo la tasa de EGR. Sin embargo, se ve limitado para alcanzar altas tasas de EGR por su efecto en la Tadm, el incremento del gef o en las emisiones de partículas (PM). Ante esta situación, se planteaba el EGR de baja presión (LPEGR) como alternativa para superar estas limitaciones, aunque conlleva otras desventajas como el bajo valor de Pesc-adm que impide realizar altas tasas de EGR o su efecto sobre otras emisiones contaminante durante el calentamiento motor en el ciclo de homologación.En el marco de los nuevo retos a los que se enfrentan los vehículos ligeros con las futuras normativas (WLTP o TIER 3) y con las citadas limitaciones individuales de los sistemas HPEGR y LPEGR, en esta Tesis Doctoral se plantea el análisis de la combinación de las técnicas de EGR de alta y baja presión para alcanzar altas tasas de EGR y sus efectos sobre el consumo y las emisiones. Para llevar a cabo este objetivo, desde el punto de vista experimental, se plantean dos estrategias diversas de combinación: por una parte la combinación simultánea de ambos sistemas y por otra la combinación secuencial.Para la combinación simultánea de los sistemas de HPEGR y LPEGR, se realiza un barrido de combinación de ambos sistemas en cinco puntos de funcionamiento del motor dentro del área de EGR. Para todos los puntos ensayados se analiza la capacidad de realizar mayores tasas de EGR que los sistemas individuales, desde el punto de vista de la renovación de la carga. Dicho análisis se lleva a cabo mediante el estudio de la evolución de las propiedades de la masa atrapada en el cilindro, el rendimiento volumétrico y las condiciones de funcionamiento del turbocompresor. Además se analizan las evoluciones del gef y de las emisiones contaminantes.Respecto a la combinación secuencial de HPEGR y LPEGR, se realizan diversos ensayos de un ciclo de homologación NEDC a distintas temperaturas de funcionamiento (20ºC, 0ºC y -7ºC). La estrategia de combinación secuencial implica empezar el ciclo de homologación con el sistema HPEGR y en determinado instante del ciclo (600s y 800s) cambiar al sistema LPEGR. Para estos ensayos se ha realizado el estudio de la evolución del calentamiento motor y el efecto en las emisiones de NOx., [CAT] L'ús de la tècnica de Recirculació de Gasos d'Escapament (EGR) per a la reducció de les emissions d'òxids de nitrogen en motors Dièsel s'inicia amb les primeres normatives EURO i s'ha anat utilitzant fins l'actualitat. Si bé els sistemes post-tractament es plantejaven com a alternativa per a substituir al EGR, finalment ambdós tecnologies s'han complementat per a aconseguir les estrictes limitacions imposades a hores d'ara (EURO6, TIER 2). El fet de que l'EGR actua en la reducció de NOx des del seu origen en el procés de combustió de forma efectiva i la simplicitat per a ser implementat en un motor, han sigut alguns dels avantatges que han mantingut al EGR com una de les principals tècniques contra els NOx. A més, des d'un altre punt de vista, s'està estenent l'ús del EGR en altres aplicacions com en els MEP o HCCI per a gestionar estratègies de funcionament pròpies de dites motoritzacions.Fins ara l'EGR d'alta pressió refrigerat (HPEGR) havia sigut la configuració més generalitzada per a dur a terme la taxa de EGR. No obstant, això es veu limitat per a aconseguir altes taxes d'EGR pel seu efecte en la Tadm, l'increment del gef o en les emissions de partícules (PM). Davant d'aquesta situació, es planteja l'EGR de baixa pressió (LPEGR) com a alternativa per a superar estes limitacions, encara que comporta altres desavantatges com el seu efecte a les altres emissions en condicions de funcionament de motor fred o el baix valor de Pesc-adm que impedix realitzar altes taxes de EGR.En el marc dels nous reptes als què s'enfronten els vehicles lleugers amb les futures normatives (WLTP o TIER 3) i de les esmentades limitacions individuals dels sistemes HPEGR i LPEGR, en esta Tesi Doctoral es planteja l'anàlisi de la combinació de les tècniques de EGR d'alta i baixa pressió per a aconseguir altes taxes de EGR, des del punt de vista del procés de renovació de la càrrega, i els seus efectes sobre el consum i les emissions. Per a dur a terme este objectiu es plantegen dos estratègies diverses de combinació: d'una banda la combinació simultània d'ambdós sistemes i per una altra la combinació seqüencial.Per a la combinació simultània dels sistemes de HPEGR i LPEGR, es realitza un mostreig de combinació d'ambdós sistemes en cinc punts dins de l'àrea de EGR del motor. Per a tots els punts assajats es realitza una anàlisi de la capacitat de realitzar majors taxes de EGR que els sistemes individuals, des del punt de vista de la renovació de la càrrega. Aquest anàlisi es du a terme per mitjà de l'estudi de l'evolució de les propietats de la massa atrapada en el cilindre, el rendiment volumètric i les condicions de funcionament del turbocompressor. A més es realitza l'anàlisi de les evolucions del gef i de les emissions contaminants.Respecte a la combinació seqüencial de HPEGR i LPEGR, es realitzen diversos assajos d'un cicle d'homologació NEDC a distintes temperatures de funcionament (20ºC, 0ºC i -7ºC). L'estratègia de combinació seqüencial implica comen car el cicle d'homologació amb el sistema HPEGR i en determinat instant del cicle (600s i 800s) canviar al sistema LPEGR. Per a estos assajos s'ha realitzat l'estudi de l'evolució del calfament del motor i l'efecte en les emissions de NOx.Finalment, com a aportació pràctica, es planteja una tècnica d'estimació de gast màsic de LPEGR. per mitjà del balanç energètic en el volum de control definit en la unió del sistema de LPEGR amb el conducte d'aire fresc abans del compressor., Soler Muniesa, JA. (2016). Análisis de la combinación de los sistemas de recirculación de gases de Alta y Baja presión sobre el comportamiento de un motor Diesel sobrealimentado [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/62198., TESIS

Fil: Bürgi Fissolo, María de los Milagros. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina. Los interferones son importantes glicoproteínas del sistema inmunológico, ampliamente utilizados como biofármacos para el tratamiento de diversas patologías. En este trabajo de tesis se desarrolló un ensayo de gen reportero basado en líneas celulares reporteras Mx2/EGFP para determinar la actividad de los hIFNs I. En consecuencia, el porcentaje de células verdes positivas se correlaciona directamente con la cantidad de IFN presente en la muestra. El IFN se presenta como una molécula central cuyo accionar debe ser regulado. Así, resulta indispensable incrementar su eficacia terapéutica en aquellas patologías que requieran de su administración exógena y, contrariamente, bloquear sus efectos nocivos en enfermedades donde su producción constituye parte de la etiología de las mismas. Consecuentemente, se ha propuesto la identificación y caracterización de nuevas moléculas, que actúen en forma sinérgica o antagónica con la actividad de los IFNs-I. Con ese fin, se emplearon las líneas celulares reporteras para monitorear 552 compuestos provenientes de bibliotecas de compuestos naturales y sintéticos, en presencia de rhIFN-α2a o rhIFN β1a mediante el ensayo de gen reportero desarrollado. Utilizando este sistema pudieron identificarse 20 compuestos sintéticos inhibidores de la actividad de los hIFNs-I y 5 compuestos naturales, 4 de ellos inhibidores y 1 potenciador de los hIFNs I. Todos ellos fueron estudiados con el fin de validar el nuevo ensayo. Finalmente, en este trabajo de tesis se logró desarrollar 4 líneas celulares reporteras capaces de cuantificar la actividad de los hIFNs-I, que fueron utilizadas como herramientas biológicas para monitorear bibliotecas de compuestos sintéticos y naturales como posibles moduladores de la actividad de los hIFN-I. Interferons are important glycoprotein from the immune system, widely used as biopharmaceuticals for some pathology treatments. In this work, a new reporter gene assay was developed using Mx2/EGFP reporter cell lines to determine the hIFNs-I potency. Therefore, the expressed EGFP is quantified by flow cytometry. The positive green cells percentage is directly correlated with the IFN quantity in the sample. Thus, IFN is presented as a central molecule whose activity must be regulated. In this way, it is essential to increase its therapeutic efficacy in those pathologies where exogenous IFN administration is necessary and, on the other hand, to block its harmful effect on those illnesses where the endogenous IFN production constitutes a part of etiology. Consequently, it has been proposed the identification and characterization of new molecules that act synergistically or antagonistically as regards IFNs-I activity. In the second stage of this thesis, reporter cell lines were employed to screen 552 compounds from natural and synthetic libraries. They were analyzed in presence of rhIFN-alpha2a and rhIFN-beta1a using the reporter gene assay previously developed. This system allowed the identification of 20 synthetic compounds that inhibit the hIFNs-I activity and 5 natural compounds, 4 of them are inhibitors and 1 of them is an enhancer of hIFNs-I activity. All of them were analyzed with the purpose of validating our new reporter gene assay. Finally, in this work 4 reporter cell lines, capable of quantifying the IFNs-I activity were achieved. They were used as biological tools to screen natural and synthetic libraries compounds, possible modulators of hIFN-I activity. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Los motores de combusti'on interna est'an inmersos en una constante evoluci'on tecnol'ogica con el ¿n de mejorar sus prestaciones y satisfacer adem'as las cada vez m'as restrictivas normas anticontaminantes. En el caso de los motores diesel esto concierne especialmente a las emisiones de NOx y part'¿culas. Los sistemas destinados a reducir estas emisiones (inyecci'on directa common-rail, sobrealimentaci'on con geometr'¿a variable, recirculaci'on de gases de escape, trampas de part'¿culas, catalizadores, etc.) requieren de una cada vez m'as so¿sticada gesti'on electr'onica. En a¿nos recientes est'an disponibles en el mercado sensores capaces de medir las emisiones contaminantes del motor durante su operaci'on, lo que permite reformular el sistema tradicional de control del motor, hist'oricamente basado en el uso de variables intermedias como el gasto de aire. La presente Tesis Doctoral explora el potencial de estrategias de control del motor basadas en la medida proporcionada por un sensor de concentraci'on de NOx en el escape. En ella, tal medida es aplicada a la regulaci'on del sistema de recirculaci'on de gases de escape y, de forma m'as novedosa, al control coordinado de la inyecci'on y de la renovaci'on de la carga del motor. Adem'as, la capacidad de identi¿car modelos que predigan el comportamiento del motor permite la aplicaci'on de t'ecnicas de control predictivo basadas en modelos. La consecuci'on de estos objetivos se basa en los siguientes elementos: Puesta a punto de una instalaci'on experimental compuesta por un sistema de adquisici'on de se¿nales en tiempo real que permita la adquisici'on de las se¿nales de los sensores de serie del motor y la instalaci'on de nuevos sensores adicionales al motor, tanto convencionales como experimentales, as'¿ como la programaci'on y ejecuci'on de l'ogicas de control en tiempo real. El desarrollo de tal sistema de prototipado presenta una especial di¿cultad y es el primer paso para obtener los resultados que pretende esta Tesis. Obtenci'on de modelos matem'aticos capaces de predecir el comportamiento del motor, que permiten conocer el sistema y desarrollar algoritmos de control. Tales modelos permiten adem'as realizar una selecci'on de los emparejamientos entre sensores y actuadores, as'¿ como compensar el efecto que tengan las actuaciones sobre el par motor. Realizaci'on del control en bucle cerrado de los NOx medidos bas'andose en los modelos obtenidos y los sensores dispuestos en el motor. Se comparan distintas estrategias de control, incluyendo la evaluaci'on de sistemas de control conjunto del bucle de aire y de la inyecci'on. La Tesis Doctoral demuestra la posibilidad de emplear la medida de NOx para el control de los motores diesel sobrealimentados., Cabrera López, P. (2013). Aplicación de la medida de NOx para el control de motores diesel sobrealimentados [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/31205., Alfresco

Se trata de la aplicación de estrategias para la reducción de emisiones de NOx en motores, siendo estas estrategias dos sistemas aplicados en el motor de estudio completamente diferentes pero compatibles como son el EGR y la Inyección de agua en el motor. En el caso del EGR tenemos una instalación específica diseñada y construida anteriormente para el motor, basada en un caudalímetro de cálculo con elementos de presión diferencial. La función del alumno será darle funcionalidad al motor, calculando los diferentes factores que permitan la correcta utilización de éste y asegurando que las medidas obtenidas sean correctas. También deberá diseñar un sistema de códigos de programación que sean compatibles con el software que controla al motor, para un manejo automático (programable) tanto del cálculo de todas las variables de interés como del cambio de herramienta en el caudalímetro cuando sea necesario cuando el motor esta trabajando; facilitando al usuario el trabajo con él. En el apartado de Inyección de agua, será el alumno el que tenga que diseñar el mejor sistema de inyección para el mismo motor, definiendolo por partes y haciendo la búsqueda y selección de cada uno de los principales componentes que van a formar parte de la instalación. Este sistema debe ser compatible con el sistema de EGR ya instalado. Por lo tanto el alumno no sólo tendra que manejarse en un entorno teórico sino que deberá meterse en un entorno real de trabajo, contactando con las diferentes empresas e implicandose de lleno en la adquisición de los componentes necesarios, llegando hasta el paso de la compra de material. Su trabajo deberá ser eficaz en cuanto a conseguir los componentes con una buena relación de calidad-funcionalidad-precio, teniendo en cuenta los factores economicos, espaciales, medios disponibles, etc., del propio departamento.

Debido a las mayores restricciones en las normativas contaminates sobre motores diesel se estudia y se mejoran métodos basados en el modelado y estrategias de control incorporando nuevos sensores. Se consigue reducir las emisiones de NOx utilizando un controlador MPC actuando sobre el sistema de renovación de la carga del motor y de la inyección.